專利名稱：一種可信可控網(wǎng)絡(luò)中自治域一致性視圖構(gòu)建的機(jī)制與方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)領(lǐng)域，涉及網(wǎng)絡(luò)管理領(lǐng)域，具體地說(shuō)是一種基于可信可控網(wǎng)絡(luò)的自治域內(nèi)一致性視圖構(gòu)建方法，用于實(shí)現(xiàn)多個(gè)控制節(jié)點(diǎn)獲取具有一致性的自治域狀態(tài)視圖。
背景技術(shù)：
I)可信可控網(wǎng)絡(luò)模型可信可控的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)如圖3所示，其特征是將網(wǎng)絡(luò)的控制層面和傳輸層面分開(kāi)，不破壞現(xiàn)有的TCP/IP體系結(jié)構(gòu)構(gòu)建的網(wǎng)絡(luò)傳輸層面的基礎(chǔ)上，為現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建了一個(gè)全網(wǎng)統(tǒng)一的控制平面，通過(guò)監(jiān)控、檢測(cè)、分析、決策、控制等多個(gè)環(huán)節(jié)而自適應(yīng)地形成一個(gè)自反饋的控制系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)組元及用戶行為的可預(yù)期可管理。主要包括“決策層”、“觀測(cè) 層”、“資源層”和“可信接口層”四個(gè)層面。其中可信接口層為現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)體系與可信可控網(wǎng)絡(luò)建立的網(wǎng)絡(luò)控制層面進(jìn)行交互提供接口，通過(guò)在交互過(guò)程中加入安全機(jī)制和審計(jì)機(jī)制構(gòu)建可信可控協(xié)議，保證通信的可靠性和安全性；資源層負(fù)責(zé)對(duì)傳輸層面中的原始狀態(tài)信息進(jìn)行采集，這些原始狀態(tài)信息包括各種網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和各層協(xié)議的狀態(tài)信息在內(nèi)的未經(jīng)處理的狀態(tài)信息，并將這些提交給觀測(cè)層進(jìn)行處理；觀測(cè)層負(fù)責(zé)對(duì)資源層中的信息進(jìn)行描述，包括對(duì)原始信息進(jìn)行有效的描述和組織，并將對(duì)網(wǎng)絡(luò)控制有價(jià)值的控制信息進(jìn)行存儲(chǔ)，然后在此基礎(chǔ)上對(duì)控制信息進(jìn)行綜合處理，為決策層提供一個(gè)具有較好一致性及可見(jiàn)性的網(wǎng)絡(luò)視圖，從而為決策層對(duì)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)高效準(zhǔn)確的控制提供基礎(chǔ)；決策層根據(jù)觀測(cè)層提供的網(wǎng)絡(luò)一致性視圖，從系統(tǒng)當(dāng)前態(tài)勢(shì)及全局利益最大化角度出發(fā)提出控制方案，并利用直接配置網(wǎng)絡(luò)級(jí)別的策略的方式對(duì)通過(guò)接口層對(duì)現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行控制，從而達(dá)到對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行高效合理控制的目的。在該層中運(yùn)行多個(gè)對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行控制的網(wǎng)絡(luò)控制機(jī)制，如資源分配機(jī)制、網(wǎng)絡(luò)預(yù)警機(jī)制、路由決策機(jī)制以及用戶行為控制等，這些控制機(jī)制都在統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)視圖下對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行控制，最終的結(jié)構(gòu)都以網(wǎng)絡(luò)策略的形式進(jìn)行表達(dá)，在這些策略被執(zhí)行之前通過(guò)策略一致性檢測(cè)機(jī)制進(jìn)行沖突檢測(cè)，以保證多個(gè)控制機(jī)制決策結(jié)果的一致性?？尚趴煽鼐W(wǎng)絡(luò)將網(wǎng)絡(luò)控制邏輯的計(jì)算集中到CN (控制節(jié)點(diǎn))上，以便于對(duì)網(wǎng)絡(luò)建立統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)控制層面。但是由于單一控制節(jié)點(diǎn)容易導(dǎo)致性能瓶頸和單點(diǎn)故障問(wèn)題，為了提高可信可控網(wǎng)絡(luò)的可擴(kuò)展性，在AS(自治域)內(nèi)采用多控制節(jié)點(diǎn)對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行協(xié)同控制已成為相關(guān)研究者的共識(shí)。2)基于CIM (公共信息模型)的CID (控制信息描述模型)CID對(duì)CM進(jìn)行了擴(kuò)展，首先對(duì)協(xié)議類和通道類進(jìn)行了屬性擴(kuò)展，CID將協(xié)議粒度上的被控對(duì)象類分成兩個(gè)基類協(xié)議類和連接類。協(xié)議類擴(kuò)展CIM中ProtocolEndPoint(協(xié)議終端)類來(lái)描述網(wǎng)絡(luò)上的協(xié)議，并將現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)中的協(xié)議分成兩類傳輸協(xié)議類和控制協(xié)議類然而由于可信可控網(wǎng)絡(luò)模型將網(wǎng)絡(luò)控制從數(shù)據(jù)層分離出來(lái)，在可信可控網(wǎng)絡(luò)模型將不存在控制協(xié)議，因此CID只對(duì)網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議進(jìn)行描述。連接類分成物理鏈路類和通道類，將物理鏈路也抽象成類，通道類描述直接通信的兩個(gè)協(xié)議之間的連接，分成上行通道和下行通道，分別表示對(duì)上層的連接和下層的連接；然后基于CIM擴(kuò)展描述了可信可控網(wǎng)絡(luò)中控制域和控制節(jié)點(diǎn)的描述；并且以網(wǎng)絡(luò)流為粒度對(duì)網(wǎng)絡(luò)中的傳輸數(shù)據(jù)進(jìn)行了描述，從而為可信可控網(wǎng)絡(luò)決策層提供了完備有效的多粒度網(wǎng)絡(luò)控制信息。3) Bully (霸道)算法Bully算法基本思想是當(dāng)一個(gè)進(jìn)程P發(fā)現(xiàn)協(xié)調(diào)者不再響應(yīng)請(qǐng)求時(shí)，就判定協(xié)調(diào)者出現(xiàn)故障，于是它就發(fā)起選舉，選出新的協(xié)調(diào)者，即當(dāng)前活動(dòng)進(jìn)程中進(jìn)程號(hào)最大者。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種可信可控網(wǎng)絡(luò)下的控制信息描述模型，對(duì)公共信息描述模型進(jìn)行擴(kuò)展，對(duì)可信可控網(wǎng)絡(luò)中的控制域和控制節(jié)點(diǎn)、網(wǎng)絡(luò)協(xié)、議以及網(wǎng)絡(luò)流利用面向?qū)ο蟮姆椒ㄟM(jìn)行了定義和描述，使得控制信息描述模型具備完備性和高效性，從而滿足了網(wǎng)絡(luò)控制對(duì)控制信息的需求，提高了網(wǎng)絡(luò)控制的效率。本發(fā)明采用的技術(shù)方案是一種可信可控網(wǎng)絡(luò)中自治域一致性視圖構(gòu)建的機(jī)制與方法，包括結(jié)合可信可控網(wǎng)絡(luò)中多個(gè)控制節(jié)點(diǎn)對(duì)自治域進(jìn)行協(xié)同控制的特點(diǎn)，針對(duì)各個(gè)控制節(jié)點(diǎn)進(jìn)行視圖構(gòu)建存在的視圖矛盾問(wèn)題，提出多個(gè)控制節(jié)點(diǎn)通過(guò)選舉算法產(chǎn)生主控制節(jié)點(diǎn)，由主控制節(jié)點(diǎn)統(tǒng)一生成視圖，并以主控制節(jié)點(diǎn)的時(shí)間作為視圖版本號(hào)的定義標(biāo)準(zhǔn)，為多個(gè)控制節(jié)點(diǎn)提供具有一致性的自治域視圖。具體方法如下I)基于bully算法利用控制節(jié)點(diǎn)的任務(wù)響應(yīng)時(shí)間作為依據(jù)選舉產(chǎn)生主控制節(jié)點(diǎn)a)對(duì)控制節(jié)點(diǎn)的優(yōu)先級(jí)進(jìn)行定義為了統(tǒng)一各個(gè)CN負(fù)載的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，給出一個(gè)以請(qǐng)求需要等待的時(shí)間作為衡量標(biāo)準(zhǔn)的方法，并選擇響應(yīng)當(dāng)前請(qǐng)求所需要的時(shí)間最短的CN作為處理當(dāng)前請(qǐng)求的節(jié)點(diǎn)。每個(gè)節(jié)點(diǎn)對(duì)當(dāng)前請(qǐng)求響應(yīng)時(shí)間的計(jì)算方法如式3所示Ti = p* A j式 3式I中p表示在節(jié)點(diǎn)i上排隊(duì)的任務(wù)數(shù)，入i表示節(jié)點(diǎn)i處理一個(gè)任務(wù)所花費(fèi)的平均時(shí)間。利用Ti我們定義每個(gè)節(jié)點(diǎn)的優(yōu)先級(jí)，如式4所示
權(quán)利要求
1.一種可信可控網(wǎng)絡(luò)中自治域一致性視圖構(gòu)建的機(jī)制與方法，其特征在于， 包括 1)主控制節(jié)點(diǎn)選舉算法 結(jié)合可信可控網(wǎng)絡(luò)中多個(gè)控制節(jié)點(diǎn)對(duì)自治域進(jìn)行協(xié)同控制的特點(diǎn)，針對(duì)各個(gè)控制節(jié)點(diǎn)進(jìn)行視圖構(gòu)建存在的視圖矛盾問(wèn)題，首先利用控制節(jié)點(diǎn)的相應(yīng)時(shí)間定義了控制節(jié)點(diǎn)的優(yōu)先級(jí)，然后利用該優(yōu)先級(jí)定義方法基于霸道算法選舉產(chǎn)生主控制節(jié)點(diǎn)； 2)自治域內(nèi)一致性視圖構(gòu)建方法 由主控制節(jié)點(diǎn)從優(yōu)先級(jí)隊(duì)列中挑選負(fù)責(zé)生成一致性視圖的責(zé)任從控制節(jié)點(diǎn)，責(zé)任從控制節(jié)點(diǎn)向其他協(xié)助從控制節(jié)點(diǎn)發(fā)送視圖請(qǐng)求，協(xié)助從控制節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成局部視圖構(gòu)建工作并返回責(zé)任從控制節(jié)點(diǎn)，責(zé)任從控制節(jié)點(diǎn)將所有協(xié)助從控制節(jié)點(diǎn)的局部視圖進(jìn)行整理后生成自治域內(nèi)的一致性視圖后返回給主控制節(jié)點(diǎn)，然后主控制節(jié)點(diǎn)對(duì)視圖的版本號(hào)進(jìn)行定義后返回給請(qǐng)求用戶； 3)可信可控網(wǎng)絡(luò)視圖版本號(hào)定義方法 主控制節(jié)點(diǎn)利用自己的時(shí)間對(duì)每個(gè)新返回的視圖進(jìn)行統(tǒng)一定義。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種可信可控網(wǎng)絡(luò)中自治域一致性視圖構(gòu)建的機(jī)制與方法，其特征在于，所述步驟I)中主控制節(jié)點(diǎn)選舉算法具體為 1)對(duì)控制節(jié)點(diǎn)的優(yōu)先級(jí)進(jìn)行定義 為了統(tǒng)一各個(gè)CN負(fù)載的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，給出一個(gè)以請(qǐng)求需要等待的時(shí)間作為衡量標(biāo)準(zhǔn)的方法，并選擇響應(yīng)當(dāng)前請(qǐng)求所需要的時(shí)間最短的CN作為處理當(dāng)前請(qǐng)求的節(jié)點(diǎn)。每個(gè)節(jié)點(diǎn)對(duì)當(dāng)前請(qǐng)求響應(yīng)時(shí)間的計(jì)算方法如下 式I中P表示在節(jié)點(diǎn)i上排隊(duì)的任務(wù)數(shù)，A j表示節(jié)點(diǎn)i處理一個(gè)任務(wù)所花費(fèi)的平均時(shí)間。利用Ti我們定義每個(gè)節(jié)點(diǎn)的優(yōu)先級(jí)，如式2所示
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種可信可控網(wǎng)絡(luò)中自治域一致性視圖構(gòu)建的機(jī)制與方法，其特征在于，所述步驟2)中一致性視圖構(gòu)建方法具體為 1)由于AS內(nèi)的每個(gè)控制節(jié)點(diǎn)都知道本AS內(nèi)的主控制節(jié)點(diǎn)的地址，當(dāng)運(yùn)行在某一控制節(jié)點(diǎn)上的網(wǎng)絡(luò)控制機(jī)制產(chǎn)生一致性視圖構(gòu)建需求時(shí)，該網(wǎng)絡(luò)控制機(jī)制向AS的PCN提交網(wǎng)絡(luò)一致性ViewRequestl，并設(shè)定一個(gè)時(shí)間QT，如果在QT時(shí)間內(nèi)沒(méi)有收到PCN的一致性視圖構(gòu)建結(jié)果則構(gòu)建視圖失??； 2)AS 的 PCN 維持一個(gè) VQueue 和一個(gè) PViewtimer,當(dāng) PCN 接收到 ViewRequestl 后，檢查VQueue中是否存在正在等待的其他節(jié)點(diǎn)的視圖處理請(qǐng)求，如果沒(méi)有，則生成一個(gè)ViewTaskl,并為該任務(wù)生成一個(gè)唯一的TaskID,并將ViewRequestl添加到VQueue中，同時(shí)將PViewtimer清零；如果有，則僅將ViewRequestl添加到VQueue中。生成網(wǎng)絡(luò)一致性ViewTaskl后，PCN查看其維護(hù)的控制節(jié)點(diǎn)優(yōu)先級(jí)隊(duì)列，然后從優(yōu)先級(jí)隊(duì)列中選出具有最高優(yōu)先級(jí)的SCNl，然后將網(wǎng)絡(luò)一致性ViewTaskl和TaskID分配給SCNl，并設(shè)定PViewtimer的等待時(shí)間為PT以等待SCNl返回處理結(jié)果，如果PT時(shí)間內(nèi)沒(méi)有獲得SCNl的一致性視圖構(gòu)建結(jié)果，則構(gòu)建視圖失敗。其中由于SCNl負(fù)責(zé)對(duì)ViewTaskl任務(wù)的處理，我們稱SCNl為RSCN ； 3)RSCN收到PCN分配的網(wǎng)絡(luò)一致性ViewTaskl和TaskID后，向其他SCN發(fā)送網(wǎng)絡(luò)一致性CorRequest2和TaskID，并設(shè)定等待時(shí)間RT等待其他SCN返回處理結(jié)果，同時(shí)RSCN根據(jù)ViewTaskl的需求構(gòu)建本控制域的局部視圖，如果其中存在一個(gè)協(xié)助構(gòu)建視圖的從控制節(jié)點(diǎn)沒(méi)有在RT時(shí)間內(nèi)完成局部視圖構(gòu)建，則一致性視圖構(gòu)建任務(wù)失??；其中除了 RSCN以外的參與到任務(wù)ViewTaskl處理的從控制節(jié)點(diǎn)的任務(wù)是協(xié)助RSCN構(gòu)建AS的一致性視圖，因此，我們將這些從控制節(jié)點(diǎn)稱為JSCN ； 4)JSCN接受到處理任務(wù)CorRequest2和TaskID后,根據(jù)ViewTaskl任務(wù)的需求構(gòu)建相應(yīng)控制域的局部視圖，并將結(jié)果和TaskID反饋給RSCN ； 5)RSCN收到各個(gè)JSCN的處理結(jié)果和TaskID后，檢查T(mén)askID是否與當(dāng)前處理的任務(wù)的標(biāo)識(shí)一致，如果不一致則丟棄，如果一致則繼續(xù)執(zhí)行如果每個(gè)JSCN的局部構(gòu)建視圖成功，則綜合各個(gè)控制域的局部網(wǎng)絡(luò)視圖生成AS的一致性視圖，并將該視圖反饋給主控制節(jié)點(diǎn)；如果存在一個(gè)JSCN構(gòu)建視圖失敗，則向PCN反饋構(gòu)建一致性視圖失敗的信息； 6)主控制節(jié)點(diǎn)收到處理結(jié)果和TaskID后，如果TaskID與當(dāng)前處理任務(wù)一致則將一致性視圖的構(gòu)建結(jié)果反饋給提出請(qǐng)求的網(wǎng)絡(luò)控制機(jī)制，否則將收到的結(jié)果丟棄，并繼續(xù)等待。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種可信可控網(wǎng)絡(luò)中自治域一致性視圖構(gòu)建的機(jī)制與方法，在可信可控網(wǎng)絡(luò)中通過(guò)主節(jié)點(diǎn)選舉算法為自治域內(nèi)的多個(gè)控制節(jié)點(diǎn)統(tǒng)一生成一致性視圖，并通過(guò)以主節(jié)點(diǎn)時(shí)間對(duì)視圖版本號(hào)進(jìn)行統(tǒng)一定義，從而有效解決了多個(gè)控制節(jié)點(diǎn)視圖矛盾的問(wèn)題。本發(fā)明提供的自治域內(nèi)一致性視圖構(gòu)建機(jī)制的優(yōu)勢(shì)在于能夠?yàn)榭尚趴煽鼐W(wǎng)絡(luò)中同一個(gè)自治域內(nèi)的多個(gè)控制節(jié)點(diǎn)通過(guò)有效的一致性視圖，從而為實(shí)現(xiàn)多個(gè)控制節(jié)點(diǎn)對(duì)一個(gè)自治域進(jìn)行協(xié)同控制提供基礎(chǔ)。
文檔編號(hào)H04L29/08GK102752133SQ20121020124
公開(kāi)日2012年10月24日 申請(qǐng)日期2012年6月18日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月18日
發(fā)明者劉波, 曲延盛, 李偉, 王鵬, 羅軍舟 申請(qǐng)人:東南大學(xué)